Asosiy tushunchalari organik kimyoda qo’llaniluvchi formulalar

A.M. Butlerovning kimyoviy tuzilish nazariyasi. XIX asrning o’rtalariga kelib amaliy kimyoning rivojlanishi natijasida ko’p tajriba ma’lumotlari to’planib qoldi. Binobarin, ularni birlashtiradigan, umumlashtiradigan va kimyoning kelajak rivojlanishiga yo’l ochib beradigan nazariya kerak edi. Bu nazariyani rus olimi A.M. Butlerov yaratib, birinchi marta 1861-yili tabiatshunoslarning Germaniyada bo’lib o’tgan syezdida e’lon qildi.

Mazkur nazariya atom va molekulalar moddalarning haqiqiy mavjud bo’lgan qismidir, atomlar malekulada o’zaro ma’lum tarkibida birikkan va ularni birikish tartibini kimyoviy usullar yordamida isbotlash mumkin, degan xulosalarga asoslanadi.

Butlerovning organik birikmalarning kimyoviy tuzilish nazariyasi quyidagicha ta’riflanadi: “Murakkab zarrachaning kimyoviy tabiati uning tarkibini tashkil etuvchi moddiy zarrachalarning tabiatiga, ularning miqdori va kimyoviy tuzilishi bilan belgilanadi”. Ushbu nazariyadan kelib chiqadigan xulosalar quyidagilardan iborat:

1. Organik moddalar molekulasidagi hamma atomlar bir-biri bilan ma’lum izchillikda bog’langan, bundan ularning bir-biri bilan birikishi uchun kimyoviy moyillikning muayyan qismi sarflanadi.

Molekulada atomlarning birikish tartibini va ular bog’larining tabiatini A.M. Butlerov kimyoviy tuzilish deb atadi.

2. Moddalarni kimyoviy xossalari ular molekulasining tarkibiga va kimyoviy tuzilishiga bog’liq. Kimyoviy tuzilishning bu qoidasi izomeriya hodisasini tushuntirib beradi.

3. Reaksiyalarda molekulaning hamma qismi emas, balki ma’lum qismi o’rganganligi tufayli, moddaning kimyoviy o’zgarishini o’rganish yo’li bilan uning kimyoviy tuzilishin aniqlash mumkin.

4. Mazkur moddaning xossasini o’rganib, molekulasining tuzilishini aniqlash, uning tuzilishini va xossasini ham aks ettiradigan ma’lum bir formula bilan ifodalash mumkin.

5. Molekula tarkibiga kirgan funksional guruhning xossasi o’zgarmas bo’lmasdan, balki shu guruh birikkan atom yoki atomlar guruhning ta’siridi o’zgaradi.

Bizga ma’lum bo’lgan uglevodorodlar misolida birinchi qoidani ko’rib chiqaylik. Eng oddiy uglevodorod – metan molekulasida atomlar metandagi har bir vodorod atomlari uglerod atomi bilan birikkan. Elementlarning valentliklarini shartli ravishda chiziqchalar bilan belgilagan holda, metan molekulasidagi atomlarning birikish tartibini shunday ifodalashimiz mumkin:

H

|

H — C — H

|

H

Etan C₂H₆ molekulasida hamma uglerod va vodorod atomlari bitta zarracha bo’lib, birikishi uchun, ravshanki, uglerod atomlari o’zaro bog’langan bo’lishi kerak. Uglerod atomlari o’zaro birikishga bittadan valentliklarini sarflagach, yana uchtadan bo’sh valentlik birliklari qoladi va ular ana shu bo’sh valentliklari hisobiga 6 ta vodorod atomini ushlab turadi:

H H

| |

H — C — C — H

| |

H H
Propan C₃H₈ va butan C₄H₁₀ molekulalarida atomlar quyidagi tartibda birikkan:

H H H H H H H

| | | | | | |

H — C — C — C — H H — C — C — C — C — H

| | | | | | |

H H H H H H H

Uglerod birikmalarining turli-tumanligiga sabab uglerod atomlarining bir-biri bilan birikib, zanjir hosil qila olish xususiyatiga egaligidir. Ko’rib o’tilgan birikmalarda elementlarning valentligi o’zgarmagan. Uglerod bu birikmalarning hammasida to’rt valentliligicha qolgan. Molekulalardagi atomlarning birikish tartibi ifodalangan kimyoviy formulalar struktura formulalar, boshqacha aytganda, tuzilish formulalari deyiladi.

Shuni nazarda tutish kerakki, tuzish formulalari atomlarning birikish tartibinigina aks ettiradi, lekin ularning fazoda qanday joylashganligini ko’rsatmaydi. Shuning uchun propanni qanday formula bilan ifodalasak ham ular bir modda molekulasini bildiradi, chunki ularda atomlarning birikish tartibi o’zgarmaydi:

H H H H H

| | | | |

H — C — C — C — H yoki H — C — C — H

| | | | |

H H H H H — C — H

|

H

Moddalarning tuzilish formulalari, ko’pincha qisqartirilgan holda ifodalanadi, masalan, CH₃ — CH₂ — CH₃. Bunday soddalashtirilgan formulalarda chiziqchalar uglerod va vodorod atomlari orasidagi bog’lanishni emas, balki uglerod atomlarining o’zaro bog’lanishini ko’rsatadi.

Hozirgi nuqtayi nazardan tuzilish nazariyasining asosiy qoidalariga qisman tuzatish kiritish – fazoviy va elektron tuzilish haqidagi fikrlarni qo’shish kerak. U holda tuzilish nazariyasining asosiy qoidalarining 2-punktida organik birikmalarning xossalari ular molekulalarining tarkibi, Shuningdek, ularning kimyoviy, fazoviy va elektron tuzilishi bilan aniqlanadi, deb ta’kidlash lozim. Shunga ko’ra, A.M. Butlerovning kimyoviy tuzilish nazariyasining hozirgi zamon ta’rifini ifodalash mumkin: “Murakkab zarrachaning kimyoviy tabiati uning tarkibiga, kimyoviy, elektron va fazoviy tuzilishiga bog’liq”.

A.M. Butlerovning kimyoviy tuzilish nazariyasi organik kimyo nazariyasi asosining eng muhim qismi hisoblanadi. Ahamiyat jihatdan uni D.I. Mendeleyevning elementlar davriy sistemasi bilan bir qatorga qo’yish mumkin. Davriy sistema singari bu nazariya ham juda ko’p amaliy materialni tartibga solishga, yangi moddalar mavjudligini oldindan aytishga, shuningdek, ularning olinish yo’llarini ko’rsatishga imkon berdi. Bu esa organik sintezning misli ko’rilmagan darajada muvaffaqiyatini ta’minladi. Hozirgi vaqtda ham kimyoviy tuzilish nazariyasi organik kimyoga doir barcha tadqiqotlarda yo’l ko’rsatuvchi asos bo’lib xizmat qilmoqda.